(57)【要約】【課題】  従来のソーラー電源街路灯の問題点を解消し、夜間に発光ダイオードを点灯させるのに十分な電力の充電を確実に確保することができるソーラー電源街路灯を提供すること。【解決手段】  本発明に係る太陽電池パネルを備えたソーラー電源街路灯は、地中に植設されて垂直方向に伸びる支柱と、支柱の上部に設けられた太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルで発電した電力を蓄えるバッテリーと、前記バッテリーからの電力によって点灯する発光ダイオードと、前記バッテリーからの電力によって駆動する第一及び第二モータとを備え、前記太陽電池パネルが、第一モータによって支柱の軸線と同軸上で回動され、かつ、第二モータによって支柱の軸線に直交する軸線上で回動されるように構成され、予め算出された太陽の方位角及び太陽の高度に合わせて太陽電池パネルが太陽光と直交するように、日の出から日没までの間、所定時間毎に所定の角度で太陽電池パネルを回動させるように前記第一及び第二モータを駆動する制御装置を備えている。【選択図】    図５
2010282833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に植設されて垂直方向に伸びる支柱と、
支柱の上部に設けられた太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルで発電した電力を蓄えるバッテリーと、
前記バッテリーからの電力によって点灯する発光ダイオードと、
前記バッテリーからの電力によって駆動する第一及び第二モータと
を備え、
前記太陽電池パネルが、第一モータによって支柱の軸線と同軸上で回動され、かつ、第二モータによって支柱の軸線に直交する軸線上で回動されるように構成され、
予め算出された太陽の方位角及び太陽の高度に合わせて太陽電池パネルが太陽光と直交するように、日の出から日没までの間、所定時間毎に所定の角度で太陽電池パネルを回動させるように前記第一及び第二モータを駆動する制御装置を備えている
ことを特徴とする太陽電池パネルを備えたソーラー電源街路灯。
【請求項２】
前記太陽電池パネルが１時間毎に所定の角度単位で回動するよう第一及び第二モータが制御装置で制御される
ことを特徴とする請求項１に記載のソーラー電源街路灯。
【請求項３】
太陽電池パネルの回動範囲を制限するリミットスイッチが設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のソーラー電源街路灯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池パネルが太陽光を追尾するように振舞うよう動作するように構成されたソーラー電源街路灯に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、市街地等においては、夜間に安全に通行ができるように道路沿いに街路灯が設けられている。
現在、実用化されている一般的な街路灯は、商用電源を電源とし、蛍光灯や水銀灯等を光源とするものが多い。
しかし、商用電源を電源とする街路灯は、電気代のコストがかかるという問題があるばかりでなく、電柱の送電線からの引き込み線が必要になるため景観を損なうという問題や、商用電源が配備されていない山間道等には設置できないという問題等、様々な問題がある。
このような問題を解決するために、太陽電池を備え、太陽電池によって発電した電力をバッテリーに蓄えて、バッテリーからの電力によって発光ダイオードを点灯させるように構成されたソーラー電源街路灯が既に提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１５６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のソーラー電源街路灯は、ケーシング本体と一体化されたポールの最上部を傾斜面に形成し、その傾斜面に太陽電池を定着して、該太陽電池によって発電した電力をバッテリーに蓄え、バッテリーからの電力によって発光ダイオードを点灯させるように構成されている。
この特許文献１に記載のソーラー電源街路灯のように、太陽電池が設けられた太陽電池パネルを固定しておく場合、冬場においても太陽光を効率よく受光できるようにするために、通常、冬期の太陽の南中高度を想定して太陽電池パネルを４５度付近の角度に傾斜させて固定する。
しかし、このように太陽電池パネルを４５度付近の角度に傾斜させていても、日の出から数時間又は日没前の数時間は太陽光が太陽電池パネルに対して、かなり鋭角に入射することになるので効率が悪いという問題がある。
現在実用化されている一般的な太陽電池の発電効率は、１３〜１５％程度なので、太陽光が太陽電池パネルに対して直交する時間が短いと大幅なロスが生まれ、夜間に発光ダイオードを点灯させるのに十分な電力が充電されないという致命的な問題が生じる。
本発明の目的は、上記した従来のソーラー電源街路灯の問題点を解消し、夜間に発光ダイオードを点灯させるのに十分な電力の充電を確実に確保することができるソーラー電源街路灯を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した目的を達成するために、本発明に係る太陽電池パネルを備えたソーラー電源街路灯は、
地中に植設されて垂直方向に伸びる支柱と、
支柱の上部に設けられた太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルで発電した電力を蓄えるバッテリーと、
前記バッテリーからの電力によって点灯する発光ダイオードと、
前記バッテリーからの電力によって駆動する第一及び第二モータと
を備え、
前記太陽電池パネルが、第一モータによって支柱の軸線と同軸上で回動され、かつ、第二モータによって支柱の軸線に直交する軸線上で回動されるように構成され、
予め算出された太陽の方位角及び太陽の高度に合わせて太陽電池パネルが太陽光と直交するように、日の出から日没までの間、所定時間毎に所定の角度で太陽電池パネルを回動させるように前記第一及び第二モータを駆動する制御装置を備えている
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る太陽電池パネルを備えたソーラー電源街路灯は、第一及び第二モータによって、太陽電池パネルを支柱の軸線と同軸上かつ支柱の軸線に直交する軸線上で回動するように構成しているので、太陽の方位と角度に合わせて太陽電池パネルを移動させることが可能になるため、太陽光を効率よく太陽電池パネルに入射させることが可能になる。
また、本発明に係る追尾式太陽電池パネルを備えたソーラー電源街路灯は、予め算出された太陽の方位角及び太陽の高度に合わせて太陽電池パネルが太陽光と直交するように、日の出から日没までの間、所定時間毎に所定の角度で太陽電池パネルを回動させるように前記第一及び第二モータを駆動するので、結果として、太陽電池パネルを駆動させるためのモータの消費電力を最低限に抑えながら、太陽電池パネルの動きを太陽光を追尾するように振舞わせることが可能になり、少ない消費電力で効率のよい太陽光発電が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係るソーラー電源街路灯の概略斜視図である。
【図２】図１におけるソーラー電源街路灯の太陽電池パネル周辺の縦断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明に係るソーラー電源街路灯の概略制御ブロック図である。
【図６】制御装置の概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面を参照して本発明に係る追尾式太陽電池パネルを備えたソーラー電源街路灯（以下、単にソーラー電源街路灯と称する。）の実施の形態について説明していく。
【０００９】
図１は本発明に係るソーラー電源街路灯の概略斜視図、図２は、図１におけるソーラー電源街路灯の太陽電池パネル周辺の縦断面図、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図、図４は図２におけるＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示している。
符号１は、支柱を示している。この支柱１は垂直方向に伸びるように地中に植設される。
支柱１の上部には、発光ダイオードから成る光源２が設けられている。
支柱１の上端には、連結具１ａが固定されており、この連結具１ａに支持構造体３が回動可能に軸支されている。
前記支持構造体３には、支柱１の軸線方向に直交する水平軸４が回動可能に軸支されており、この水平軸４の両端には一対の支持プレート５が固定されている。
支持プレート５の上端には複数の太陽電池が設けられた太陽電池パネル６が固定されている。
支持構造体３の内部には第一モータ７及び第二モータ８が設けられており、第一モータ７は、その出力軸に設けられたギヤ７ａが支持構造体３に固定された水平ギヤ９に噛合し、支持構造体３を支柱１の軸線と同軸上で回動させる。
第二モータ８は、その出力軸に設けられたギヤ８ａが水平軸４に固定された垂直ギヤ１０に噛合し、垂直ギヤ１０を介して水平軸４を回動させ、結果として、支持プレート５を支柱１の軸線に直交する軸線上で回動させる。
尚、図４において符号１１で示す部材は扇型支持板であり、この扇型支持板１１は二つのスロット１１ａ，１１ｂを介してネジ等の適当な固定部材で支柱１の連結具１ａに固定されている。扇型支持板１１には二つのリミットスイッチ１２ａ，１２ｂが所定の角度間隔で設けられており、このリミットスイッチ１２ａ，１２ｂに水平ギヤ９に設けられたリミッターバー９ａが当たると第一モータ７が停止するように構成されている。これらのリミットスイッチ１２ａ，１２ｂによって支持構造体３（即ち、太陽電池パネル６）の支柱１と同軸上の回動範囲が制限される。尚、リミットスイッチ１２ａ，１２ｂが設けられている扇状支持板１１は、二つのスロット１１ａ，１１ｂの範囲内で任意に移動することができ、季節によって変化する太陽の方位角に応じて支持構造体３（即ち、太陽電池パネル６）の支柱１と同軸上の回動範囲を変更することができるように構成されている。
また、図３において符号１３ａ，１３ｂで示す部材は、支持構造体３に固定されたリミットスイッチである。これらのリミットスイッチ１３ａ，１３ｂも、所定の角度間隔で設けられており、リミットスイッチ１３ａ，１３ｂに垂直ギヤ１０に設けられたリミッターバー１０ａが当たると第二モータ８が停止するように構成されている。
【００１０】
図１及び図５に示すように太陽電池パネル６で発電された電力は、チャージャー（蓄電回路）１４を介して支柱１の下部に設けられたバッテリー１５に充電される。
そして、支柱１に設けられた制御装置１６によって、バッテリー１５に充電された電力で光源２の発光ダイオード（ＬＥＤライト）を点灯させると共に、インバーター１７を介して第一モータ７及び第二モータ８が駆動される。
【００１１】
制御装置１６には、予め算出された年間を通した日の出から日没までの太陽光の方位角及び高度に応じて太陽電池パネル６の方位及び角度を所定の時間間隔で所定の角度単位で移動させるように第一モータ７及び第二モータ８を駆動させるようにプログラムされた太陽電池パネル駆動プログラムに基づいて第一モータ７及び第二モータ８の動作を制御する太陽電池パネル制御部１６ａと、太陽電池パネル６からの信号に基づいて日の出及び日没を判断して光源２を点灯及び消灯する光源制御部１６ｂを有する。
太陽電池パネル制御部１６ａは、リミットスイッチ１２ａ，１２ｂ及び１３ａ，１３ｂからの検出信号と、タイマー部１８からの時間信号とを入力し、前記太陽電池パネル駆動プログラムに基づいて第一モータ７及び第二モータ８の動作を制御する。
具体的には、太陽電池パネル制御部１６ａは、前記太陽電池パネル駆動プログラムに基づいて、一日の日の出から日没までの間、例えば、１時間毎に太陽電池パネル６の高度及び方位角を所定の角度動かすように第二モータ８及び第一モータ７を正転駆動し、日没時間になると太陽電池パネル６の高度及び方位角が日の出位置に戻るまで（即ち、一方のリミットスイッチ１３ａ及び１２ａ（又は１３ｂ及び１２ｂ）がＯＮになるまで）第二モータ８及び第一モータ７を逆転駆動するよう第二モータ８及び第一モータ７を制御する。
太陽電池パネルの高度及び方位角の移動角度（即ち、第二モータ８及び第一モータ７の駆動時間）は、時間によって異なる。具体的には、例えば、６月頃の場合には、
午前７時に太陽電池パネル６の高度が８°、方位角が８°変わるように第二モータ８及び第一モータ７が駆動され、
その一時間後の午前８時に太陽電池パネル６の高度が８°、方位角が１０°変わるように第二モータ８及び第一モータ７が駆動され、
午前９時に、太陽電池パネル６の高度が１０°、方位角が１２°変わるように第二モータ８及び第一モータ７が駆動され得る。
太陽電池パネル６の高度及び方位角の変化量が一番大きい時間帯は１２時前後であり、例えば、６月頃の場合、午後１２時には、太陽電池パネル６の高度が１５°、方位角が２５°変わるように第二モータ８及び第一モータ７が駆動され得る。
太陽電池パネル６を回動させる時間間隔は任意に決めることができるが、この時間間隔が長ければながい程、消費電力は少なくなるが太陽に対する太陽電池パネルの追従性が低くなり、逆に短ければ短い程、消費電力は高くなるが太陽に対する太陽電池パネルの追従性が高くなるため、前記時間間隔は、消費電力と追従性とのバランスを考えて適当な値に決められる。
また、時間帯に応じた太陽電池パネル６の高度及び方位角の変化量（即ち、第二モータ８及び第一モータ７の駆動時間）は、各時間帯における実際の太陽の高度及び方位角に応じて予め決められ得る。
このように太陽電池パネル制御部１６ａで、予め算出された太陽の方位角及び太陽の高度に合わせて太陽電池パネルが太陽光と直交するように、所定時間毎に所定の角度で太陽電池パネルを回動させるように前記第一及び第二モータを駆動するので、結果として、モータ駆動のための消費電力を最低限に抑えて、太陽電池パネルが太陽光を追尾するように振舞うよう太陽電池パネルを動作させることが可能になる。
【符号の説明】
【００１２】
１  支柱
１ａ  連結具
２  光源
３  支持構造体
４  水平軸
５  支持プレート
６  太陽電池パネル
７  第一モータ
７ａ  ギヤ
８  第二モータ
８ａ  ギヤ
９  水平ギヤ
９ａ  リミッターバー
１０  垂直ギヤ
１０ａ  リミッターバー
１１  扇型支持板
１１ａ  スロット
１１ｂ  スロット
１２ａ  リミットスイッチ
１２ｂ  リミットスイッチ
１３ａ  リミットスイッチ
１３ｂ  リミットスイッチ
１４  チャージャー（蓄電回路）
１５  バッテリー
１６  制御装置
１６ａ  太陽電池パネル制御部
１６ｂ  光源制御部
１７  インバーター
１８  タイマー部
【図１】
2010282833.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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